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内燃机气道试验台测控系统的研制张淑华;麻春辉【摘要】研发出了一种气道试验台的自动测控系统,通过传感器、PLC及上位机完成数据的采集、自动记录数据并打印且能实现气门升程的自动调节,PLC通过PID 计算自动调节流量控制阀,能够实现定压差测量.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2017(019)004【总页数】3页(P64-66)【关键词】内燃机;测控系统;PID;PLC;传感器【作者】张淑华;麻春辉【作者单位】承德石油高等专科学校汽车工程系,河北承德067000;承德石油高等专科学校汽车工程系,河北承德067000【正文语种】中文【中图分类】TK4内燃机气道稳流试验台是在稳流状态下测量发动机缸内进气涡轮强度、进气阻力特性的试验装置。
通过测量进气涡轮强度和气道阻力来评价气道性能的优劣，并作为确定气道结构和尺寸的依据。
传统的试验台通过手动调节气门的升程，再通过手动调节流量控制阀调节进入气缸中气体的流量，实现达到定压差的测量，人工记录数据。
开发出一种气道试验台自动测控系统，通过传感器、PLC及上位机完成数据的采集并能自动记录数据并打印，通过上位机控制PLC实现单点或满升程自动调节气门的升程并通过PID计算自动调节电动阀门，控制流过气缸气体流量达到实现定压差的目的。
气道试验台结构如图1所示。
气门调节机构通过步进电机驱动丝杠控制气门升程。
转速传感器测量气道在不同气门升程下旋转叶片的转速，计算出涡轮比。
此试验台可以进行单点试验，通过上位机输入气门的升程，设定好稳压箱1的压差及采样时间，PLC对流量调节阀进行PID控制，从而实现测定压降与设定压降相等的状态，当达到采样时间后，上位机将自动采集数据计算结果并虚拟仪表显示及绘制流量与涡轮比的曲线。
气道试验台上位机界面如图2所示。
此试验装置除单点试验的虚拟仪表显示、数据存储、计算分析及图表绘制、输出打印外，还能够进行气门满升程自动测量。
在上位机按动自动测量按钮，设定好气门升程每次增加的步长，系统将气门逐步开启，对于每个升程，与单点试验类似。
内燃机气道试验台的结构设计与开发高亚男【摘要】设计了一款内燃机气道试验台,可实现缸径为Φ80 ～ 140 mm气缸气道的测量.该试验台结构简单,操作方便,可实现缸盖快速、准确、可靠的定位和夹紧.气门升程可自动控制,行程控制精度高,大大提高了气道试验台的测量效率和测量精度,降低劳动强度.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2017(019)005【总页数】4页(P56-59)【关键词】内燃机;气道试验台;缸盖;测试【作者】高亚男【作者单位】承德石油高等专科学校汽车工程系,河北承德067000【正文语种】中文【中图分类】TK406在内燃机特别是柴油机的研发和设计过程中，由于各国或组织对排放标准和燃油消耗制定了越来越严格的法规，使得内燃机研究方向从提高单位功率转移到改善排放和燃油消耗上来。
控制和优化燃烧过程、改善燃烧系统是提高发动机燃油经济性和降低排放的根本途径，同时也可改善发动机的动力性能、降低燃烧噪声，因此研究缸内空气与燃油或混合油气的运动状态，特别是进气、压缩和燃烧三个阶段气流运动状态，在内燃机设计过程中有重要意义[1-3]。
目前研究内燃机气道气流运动的方法主要有流场的数值模拟和试验测量[4]。
对于数值模拟方法常用的专用软件有AVL.FIRE、FLUENT等，试验测量方法有缸内专用仪器测量(热线风速仪 CTA、激光多普勒测速仪 LDA 、粒子示踪速度法 PTV 和粒子图像速度法 PIV)和稳流试验测量(即气道试验台测量)。
其中采用气道试验台测量的方法具有效率高、原理简单、结果可信的优点而被广泛使用。
但目前的气道试验台都存在一定的问题，例如缸盖种类多、气门数目不定、数据采集全部为手工、气门升程采用直尺测量、缸盖的平移需要复杂的升降轨道，尤其是缸盖对应气缸的中心与气缸体轴线的对中很难保证，每测量一次都必须重新划线对中[5]。
因此，设置一款气门升程可控、数据自动采集、快速高精度对中且适应多类别的气道试验台对于提高测量精度、测量效率、降低劳动强度具有重要意义。
内燃机实验实验指导书南昌大学机电工程学院动力工程系发动机实验室2014.05目录实验一发动机机械效率的测定实验二柴油机负荷特性实验实验三发动机气道稳流性能实验实验四柴油机燃油喷射过程实验附录一发动机台架试验安全操作规范实验一 发动机机械效率的测定一 试验目的：1、了解发动机试验台架的组成，掌握发动机扭矩、功率、转速及油耗等基本发动机性能参数的测量方法。
熟悉电涡流测功器、油耗转速测量仪、发动机数控试验台等仪器的原理和使用方法。
熟悉FST2E 发动机数控系统的使用方法和用户程序的编制方法。
2、采用油耗线法测定发动机机械效率ηm ，并由此计算出发动机的机械损失功率。
目的在于了解发动机的机械磨擦损失随曲轴转速与负荷的变化规律，以便评定发动机的结构完善程度与调整装配质量；还可以借以推算发动机的指示功率，也可用于评定发动机工作均匀性。
二、试验仪器及设备：2105B 型柴油机 南昌凯马柴油机有限公司CW100-3000/10000电涡流测功机 迈凯（洛阳）机电有限公司FCM-D 油耗转速测量仪 上海内燃机研究所FST2E 发动机数控试验台 迈凯（洛阳）机电有限公司三、实验基本原理：本实验采用油耗线法测定2105B 型直喷非增压柴油机的机械效率ηm 。
实验基本原理为：发动机在某一具体工况下指示热效率为： 136003600()i e m A A u A uP P P B H B H η⨯⨯+==发动机同一转速下空转时指示热效率为：假设发动机该工况下和空转时的指示热效率相同（即ηA =η0），则有：故，该转速的发动机机械损失功率可通过下式计算得到：则，该转速下的有效功率为Pe 时机械效率ηm 为：em e mP P P η=+另：由于通过油耗法测得发动机机械效率是基于同一转速下不同负荷时发动机指示热效率相等的假设基础上的，但实际情况是在同一转速下不同负荷时发动机的指示热效率是不同的（特别是在点燃式预混燃烧模式发动机上相差更大）。
内燃机气道稳流试验台定位装置的设计侯树梅【摘要】设计了一种内燃机气道稳流试验台的定位装置,实现对各种常见尺寸缸盖进行横向和纵向的精确定位,避免了传统的通过手动画线定位方式带来的较大定位误差,大大加快了缸盖的定位速度,降低了劳动强度,并提高了试验结果的可靠度和一致性.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2016(018)004【总页数】4页(P42-44,48)【关键词】气道稳流试验台;缸盖;定位装置【作者】侯树梅【作者单位】承德石油高等专科学校汽车工程系,河北承德 067000【正文语种】中文【中图分类】TK422我国汽车保有量目前为2.64亿辆，且年产量已达2 400多万辆，汽车工业迅猛发展的同时，能源问题和环境污染问题也日益凸显，因此，如何提高内燃机热效率和大幅度减少有害物排放是内燃机发展的目标和方向，而燃烧过程的优化则是内燃机综合性能提高的根本途径和主流方向[1]。
内燃机缸内气体运动对混合气的形成和燃烧过程有着决定性的影响，直接影响着内燃机的动力性、经济性及排放指标，而缸内气体运动一个非常重要的来源即是气体在流经进气道过程中生成的进气涡流或滚流[2]。
因此，深入了解由进气道形状和结构尺寸决定的气道流通特性，对组织良好的燃烧过程，开发具有高性能和低污染的内燃机具有重要意义[3]。
从20世纪60年代，内燃机气道稳流试验台就成为气道流通特性的重要研究工具，至今不仅在研发过程中仍被广为采用外，在生产线上也将越来越多的得到应用，完成在线检测，保证产品质量的一致性[4]。
内燃机气道稳流试验台通过测试内燃机进、排气道的流量系数、涡流比、滚流比等参数，对气道的流通特性进行评价。
传统的内燃机气道稳流试验台主要包括试验平台、气门升程控制及测量装置、风速仪、真空泵、流量测量装置等，其总体布置图如图1所示。
传统的内燃机气道稳流试验台结构比较简单，结构如图2所示，试验平台包括测试操作平台及缸套安装机构，气门升程采用螺纹调节并通过高度尺测量，风速仪安装在缸套中用以测量涡流强度等参数。
散热单节型式试验台技术说明书兰州金诺绿色能源动力科技有限责任公司铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站2006-08-01目录目录 (3)第一章内燃机车散热单节型式试验台的重要性 (5)第二章内燃机车散热单节型式试验原理 (6)第三章内燃机车散热器性能试验标准 (8)3.1总则 (8)3.1.1适用范围 (8)3.1.2基本要求 (8)3.1.3 试验项目 (8)3.2试验装置 (8)3.3试验用仪器仪表 (9)3.3.1 测量流量用的仪器仪表 (9)3.3.2 测量温度用的仪器仪表 (9)3.3.3 测量压力用的仪器仪表 (9)3.4测试参数 (9)3.5试验方法 (10)3.6试验计算方法 (11)3.7散热器性能试验计算表 (13)第四章内燃机车散热单节型式试验大纲 (14)4.1试验目的 (14)4.2试验内容 (14)4.3试验方法 (14)4.4测试参数 (14)4.5散热器的结构参数和技术指标 (15)第五章试验台介绍 (16)5.1 总体结构 (16)5.2 水系统(含加热、管道阻力等) (18)5.2.1试验台水系统的组成 (18)5.2.2加热控制 (19)5.2.3系统管道阻力计算 (21)5.3空气系统（含温度调节、通道阻力等） (24)5.3.1空气系统主要组成部件概述 (24)5.3.2空气系统温度调节 (26)5.3.3空气系统通道阻力 (27)5.4 控制系统 (30)5.5 测量仪表 (31)5.5.1.压力测量 (31)5.5.2 温度测量 (31)5.5.3空气流量测量 (32)5.5.4水流量测量 (34)第六章试验台标定 (39)6.1空气流场标定 (39)6.2水流量标定 (41)6.3空气温度标定 (41)6.4单流道散热单节热工参数标定 (41)6.5双流道散热单节测量标定 (44)第七章试验台操作规程 (48)第一章内燃机车散热单节型式试验台的重要性散热器是内燃机车的重要部件之一，它用来冷却内燃机车内的水、机油以及液力传动油的冷却水。
目录一1100KW柴油机试验台 (2)1、设备结构概述 (2)2、试车中间底座 (2)3、试验小车 (3)4、精定位导轨及压紧机构 (4)5、接送机构 (6)6、挠性传动轴 (7)7、发动机起动装置 (8)8、急停装置 (8)9、液压系统 (8)10、水力测功器 (9)11、油门执行器及油门联接 (10)12、NCK2000发动机测试控制台 (10)12.1、系统组成： (10)12.2、测量控制系统的主要功能 (11)12.3、控制柜 (14)13、HZB2000油耗仪 (14)14、大屏幕显示仪 (15)15、传感器及集线箱 (15)16.电气控制系统 (16)二．试验台结构系统 (17)1、试验台大底板及减震器 (17)2、发动机三维支架及专用支架 (17)3、试验台传动轴及防护罩 (18)4、发动机起动装置及启动电源 (19)5、测功器 (19)6、测量控制系统 (21)设备结构描述一1100KW柴油机试验台1、设备结构概述快装试验台架由试车底座、精定位导轨、压紧机构、接送机构、试验小车、水油气管道快接、扰性传动轴及联接机构、液压系统、烟度仪、油门执行器及油门联接、水力测功器、安全防护罩、PLC电气控制系统、NCK2000测试控制系统等组成，设备布置见附图所示。
2、试车中间底座采用钢结构焊接箱式结构，外形全封闭.其上装有测功器和扰性传动轴。
前左右两侧设有检修窗，侧装有液压控制分站，底座后端集中布管，底座内装有小车接送油缸和线管等，箱内走线整齐，所有线集中于底座后侧线盒内。
底座内所有管路严格按长寿命标准设计选材:发动机循环水管采用钢质扰性管,不仅耐高温而且又具有补偿位置度能力,改进以往采用易老化橡胶管的做法。
机油、出水温度等管路采用钢丝编织的耐油扣压胶管。
底座内电器线缆全部布置在镀锌线槽中,接口处采用防水接头和热缩管保护.强弱电分开布置，接线盒布置在底座后端。
所有管路的布置在试验台格栅网以下,整体布置整齐美观。
名词解释：1容积法测量装置：这种方法一般使用葫芦形玻璃瓶，用连通管与燃料箱相通，中间装一个三通阀进行转换。
2重量法测量装置：这种方法的实值是测定消耗一定量燃料的时间。
最重要的是时间的测量，其误差大小取决于操作者的熟练程度。
3试验设计的定义：是为了达到预期的试验目的采用某种数理统计方法，制定合理的试验方案，以便尽可能顺利与简捷的取得理想的试验数据。
4正交试验设计法：是研究与处理多因素试验的一种方法。
它利用一种规格化的表格---正交表，挑选试验条件，安排试验计划和进行试验，并通过较少次数的试验，找出较好的生产条件，即最优或较优的试验方案。
2标准表L9（34）L------正交表的代号9-------实验的次数3-----每一列的水平数4-------正交表的列数混合型正交表L8（41×24）L―――正交表的代号-------实验次数4水平列的列数为１２水平列的列数为４试验次数8对L8（41×24）（4－1）+4（2－1）+1=8 L18(2×37)(2－1)+7(3－1)+1=16 5极差：指的是各列中各水平对应的试验指标平均值的最大值与最小值之差（因子主次看极差，因子水平看均值）6示功图：内燃机汽缸内工质压力随曲轴转角或汽缸容积变化的关系称为内燃机的示功图7动态压力测试方法之，模拟法：通过适当的传感器将被测压力按比例转化成相应的电量或电参量，再通过动态应变仪，调试解调器或电荷放大器等将中间变量转化成电流，电压或电荷信号记录绘制相应的波形图。
采样法：①横向集点法：对应某些确定的压力值，采集汽缸压力与之相平衡时的曲轴转角②纵向集点法：在确定的曲轴转角下采集相应的缸内气体压力。
简答１内燃机测试的主要内容？其中整机部分包括内燃机性能，耐久性，排放等试验零件试验包括曲轴弯曲疲劳试验内燃机部件的磁粉探伤方法。
２内燃机试验的测量参数是什么？因测量的目的不同而分为①平均值的测量如转速，输出扭矩，进气压力和排气温度等。
